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5.1.1降低化学反应活化能的
酶
（第一课时）
第一课时
1773年，意大利科学家
斯帕兰扎尼做了一个巧
妙的实验：将肉块放入
小巧的金属笼内，然后
让鹰把小笼子吞下去。
过一段时间后，他把
小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。
讨论1.为什么要将肉块放在金属笼内？
便于取出实验材料(肉块)，排除物理消化对肉块的影响，确定其是否发生了化学消化。
讨论2.是什么物质使肉块消失了？
讨论3.怎样才能证明你的推测？
是胃内的化学物质将肉块分解了。
收集胃内的化学物质，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。
1773年，意大利科学家斯
帕兰扎尼做了一个巧妙的
实验：将肉块放入小巧的
金属笼内，然后让鹰把小
笼子吞下去。过一段时间
后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了
①主要场所:
②实质:
③特点:
④意义:
⑤例证：
(1)细胞代谢
常伴随着能量的释放、储存和利用
细胞质基质
细胞内各种化学反应的统称
一般都需要酶催化
是细胞生命活动的基础
一、酶的作用和本质
光合作用、呼吸作用等
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O +能量
酶
无机催化剂
生物催化剂
2H2O2 2H2O + O2 ↑
常压
2H2O2 2H2O + O2 ↑
加热
2H2O2 2H2O + O2 ↑
FeCl3
2H2O2 2H2O + O2 ↑
过氧化氢酶
过氧化氢的分解
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1）原理：
（2）材料用具：
肝脏研磨液、过氧化氢、FeCl3、试管、酒精灯等
结论
（3）方法步骤：
①加热可以加快过氧化氢分解
②FeCl3能催化过氧化氢分解
③过氧化氢酶能催化过氧化氢分解且催化效率比FeCl3高
讨论1.和1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
讨论2.在细胞内,能通过加热来提高反应速率吗
2号气泡多。
不能，温度过高会造成生物的细胞死亡
加热能促进过氧化氢分解
讨论3.3号和4号试管未经加热，也有大量的气泡产生，这说明什么？
讨论4.3号和4号试管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
Fe3+和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解速率
4号。过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多
除一个因素以外，其余因素都保持不变的实验
随着自变量的变化而变化的变量。具体是指实验现象，即直观呈现出来的实验结果
4.控制变量与设计对照实验
单一变量原则
设计实验原则
等量原则
对照实验
对照组：
实验组：
自变量：
因变量：
无关变量：
人为改变的变量，即条件
除自变量外，实验中其它可对实验结果造成影响的变量
步骤 试管编号 说明
1 2 3 4 一
二
结果
结论
比较过氧化氢在不同条件下的分解
2ml
2ml
2ml
2ml
3%
3%
3%
3%
常温
90℃
FeCl3
肝脏研磨液
2滴清水
2滴清水
2滴
2滴
不明显
少量
较多
大量
不复燃
不复燃
变亮
复燃
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
反应条件
自变量
因变量
无关变量
y=k·x
变量
H2O2 浓度
剂量
剂量
气泡产生
卫生香燃烧
对照实验
对照组
实验组
1.下列有关对照实验设置的叙述中，错误的是
A.要设置对照组和实验组
B.自变量要始终保持相同
C.无关变量要始终相同且适宜
D.要遵循单因子变量原则
B
2.在如图所示的实验中，属于自变量的是
A.催化剂
B.过氧化氢分解的速率
C.产生气泡量
D.试管中的过氧化氢溶液的量
A
3.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解实验”。相关分析合理的是(　　)
A.本实验的因变量是不同的催化剂
B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C.1号与3号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
C
4.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，对实验的处理如下表所示：下列有关该实验的叙述错误的是
A.在上表的实验处理中，研究的自变量只有温度
B.若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是试管3和试管4
C.若试管l、试管3组成对照实验，说明FeCl3能催化过氧化氢的分解
D.若试管1、试管4组成对照实验，则说明肝脏研磨液中的过氧化氢酶有催化作用
A
2H2O2 2H2O + O2 ↑
常压
反应进程
常态分子
不易分解
活跃状态分子
容易分解
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能
5.活化能
H2O2得到能量，从常态变为活跃状态
分子得到能量，反应速度增加
加热
FeCl3可以降低反应所需要的活化能
障碍低，H2O2容易通过，反应速率变快
降低的活化能
FeCl3催化
H2O2酶催化
降低的活化能
酶降低活化能的作用更显著
障碍更低，H2O2更易通过，反应速率更快
6.酶的作用及原理:
①酶的作用:
②酶的作用原理:
降低化学反应的活化能
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高
催化作用
③酶的作用意义:
使细胞代谢能在温和条件下快速进行
如图a，b、c中，代表无酶条件下分子活化能的是__________ ；代表有酶条件下分子活化能的是___________；代表酶所降低的活化能的是____________。
c或E1
b或ΔH
a或E2
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
萨姆纳
酶是蛋白质
李比希
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
7.酶的本质探索
条件 活化能/kJ·mol-1
没有催化剂催化 用胶态铂催化 用过氧化氢酶催化 75
54
29
在20℃测得的H2O2分解的活化能
1.根据下表内容判断，下列说法中正确的是
C
A.胶态铂催化效率最高
B.没有催化剂，过氧化氢不能分解
C.过氧化氢酶降低了过氧化氢分解的活化能
D.活化能就是化学反应所需的能量
2.关于活化能，下列说法不正确的是( )
A.是反应物分子从常态变为活跃状态所需要的能量
B.加热、加压使反应物分子获得足够的活化能
C.无机催化剂使反应物分子获得的活化能的总量更多而加快反应速率
D.酶能降低反应物分子发生反应的活化能而使反应更容易进行
C
3.如图表示酶降低化学反应活化能的图解。①表示没有酶催化，②表示有酶催化。相关叙述正确的是
C.其他条件不变，E1越大则酶的催化效率越高
D.条件不变的情况下，E2是不变的，所以增加反应体系中的酶量，反应速率也是不变的
A.若用无机催化剂在其他条件相同的情况下进行该试验，则其曲线在①上方
B.E2代表有酶催化时所降低的活化能
C
4.有关酶的发现过程叙述错误的是(　　)
A.斯帕兰札尼做了一个巧妙的实验，发现了化学消化
B.巴斯德和李比希的观点既有积极意义，又有其局限性
C.毕希纳认为酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，称为酿酶
D.萨姆纳认为酶多数是蛋白质，少数是RNA
D
5.1.2降低化学反应活化能的
酶
（第二课时）
第二课时
酶的本质
酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
回顾过氧化氢在不同条件下的分解
过H2O2酶比Fe3+的催化效率高得多
为什么4号试管的反应速率比3号试管快得多？
(一)酶具有高效性
酶的催化效率一般是无机催化剂的________倍
107～1013
表示酶高效性的曲线
A、B曲线比较，说明：
A、C曲线比较，说明：
酶具有高效性
酶具有催化作用
①反应前后性质、数量不变;
②能改变反应速率→降低化学反应活化能;
③缩短达到平衡的时间，不改变平衡点(即产物的总量不变)
酶具催化剂的特点:
无机催化剂能催化的化学反应范围比较广
蛋白质 多肽或氨基酸
脂肪 甘油和脂肪酸
淀粉 芽糖或葡萄糖
酶
酶
酶
蛋白酶只能催化蛋白质的水解，不能催化淀粉、脂肪的水解。人口腔里有唾液淀粉酶，但是可塞进牙缝的肉丝一整天还没被消化。
酶能像无机催化剂一样，催化多种化学反应吗
淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用
(1)实验原理
（2）材料用具：
淀粉溶液、蔗糖溶液、斐林试剂、试管、酒精灯等
①淀粉和蔗糖都是非还原糖
②淀粉在相关酶的催化作用下能水解为麦芽糖
③蔗糖在相关酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖
④麦芽糖、葡萄糖、果糖均属还原糖,与斐林试剂经水浴加热生成砖红色的沉淀
(3)过程步骤
①取两支试管编号，1号加入2mL淀粉溶液；2号加入2mL蔗糖溶液
②两试管各加2mL淀粉酶后振荡均匀，浸在60℃热水中保温5min
③各加斐林试剂后水浴加热
现象
1号试管生成砖红色沉淀；而2号试管不生成砖红色沉淀
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
酶具有专一性
结论
思考：本实验中，自变量、因变量和无关变量各是什么？你还可设计何探究酶的专一性？
自变量：
因变量：
无关变量：
底物不同：2mL淀粉溶液或蔗糖溶液
1号砖红色沉淀；2号不生成砖红色沉淀
各加2mL淀粉酶等
其他方案如底物相同而酶不同等
酶具有专一性
锁钥学说
每一种酶只能催化___________化学反应。如脲酶只催化尿素分解;二肽酶可催化所有二肽分解
一种或一类
含义
意义
保证了细胞代谢能够有条不紊地进行
思考3.许多无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下，催化化学反应,酶起催化作用需要怎样的条件
思考1.为什么感冒发烧的时候不想吃饭 在不同的温度下，同一种酶活性是否会受到影响
思考2.唾液咽到胃后，其淀粉酶还能发挥作用吗？在不同的pH下,同种酶活性是否会改变
酶化催化特定化学反应的能力称为酶活性
探究实验:影响酶活性的条件
请用右侧实验材料和器具，设计实验探究温度或pH对酶活性的影响，写出简要的实验步骤。
探究实验 溶液 酶 鉴定
温度对酶的影响
pH对酶的影响
气泡
淀粉溶液
淀粉酶
碘液
H2O2溶液
H2O2酶
实验选材及其分析
思考1.探究温度对酶影响为什么选择要淀粉酶且不用斐林试剂作检测试剂
因H2O2本身受热易分解，会干扰实验结果。
因斐林试剂要水浴加热，会改变反应体系的温度，而本实验需严格控制温度。
思考2.探究pH对酶活性为何不用淀粉作底物
因淀粉在酸性条件下会水解
探究温度对酶活性的影响
步骤 操作方法 试管 1 2 3
1 加质量分数为2%的新鲜淀粉酶溶液 1mL 1mL 1mL
2 在不同温度下放置5min 60℃热水中 100℃沸水中 冰块中
3 加质量分数为3%的可溶性淀粉溶液 2mL 2mL 2mL
4 完成反应 5min 5 滴入碘液 2滴 2滴 2滴
6 观察现象 不变蓝 变蓝 变蓝
可用斐林试剂检测
参看论文：探讨“利用淀粉酶探究温度对酶活性的影响”实验检测试剂的选择
1试管 2试管 3试管 4试管 5试管 6试管
加淀粉 2ml — 2ml — （ ） —
加淀粉酶 — （ ） — 2ml — 2ml
保温 混合 将2加入1中 将4加入3中 保温 0℃冰水保温5min 60℃水浴保温5min 100℃水浴保温5min 加碘液 2滴 2滴 2滴 观察颜色 结论 0℃冰水保温5min
60℃水浴保温5min
100℃水浴保温5min
2ml
2ml
变蓝
变蓝
不变蓝
温度对酶的活性有影响，温度过高或过低都会降低酶的活性
将6加入5中
自变量
因变量
无关
变量
1.为什么要先将底物和酶控制到预设温度，再混合反应？
酶具有高效性，若酶和底物没有在对应温度混合，一混合就已发生反应，降低了实验的说服力。
2.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。
2.如何进一步探究淀粉酶的最适温度？
缩小温度梯度（梯度要均匀），重复进行上述实验。
探究pH对酶活性的影响
步骤 操作方法 试管 1 2 3
1 加新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液 2滴 2滴 2滴
2 调pH 加1mL蒸馏水 加1mL质量分数为5%的盐酸 加1mL质量分数为5%的NaOH溶液
3 加入体积分数为3%的过氧化氢溶液 2mL 2mL 2mL
4 37℃水浴 5min 5min 5min
5 检测 气泡产生量 多 很少 很少
放入卫生香 能复燃 不复燃 不复燃
实验 步骤 一 取三支试管，编号1、2、3。 二 1号试管中加入 _____________ 。 2号试管中加入等量 __________________。 3号试管中加入等量 _________________。
三 三支试管都加入 ______________________ 四 三支试管都加入 ，振荡，反应 实验现象
实验结论 2滴NaOH
2 mLH2O2溶液
产生少量气泡
产生少量气泡
酶的催化作用需要适宜的pH,pH偏高或偏低都会影响酶的活性
2滴新鲜肝脏研磨液
稀盐酸
清水
产生大量气泡
自变量
因变量
无关
变量
【思考】可以用淀粉酶探究pH值对酶活性影响吗？
不能，酸能催化淀粉水解
酶的催化作用一般是在比较温和的条件下进行的
(1) 温度
①在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度时，随着温度的继续升高，酶的活性逐渐下降
②温度过高会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活,低温只降低酶活性
各种生物的最适温度
动物：35--40℃
植物：40--50℃
细菌真菌：差别较大
影响酶活性的因素
(2) pH
①在一定范围内,随着pH的升高,酶的活性逐渐增强；达到最适pH时，酶的活性最高；超过最适pH时，随着pH的继续升高,酶的活性逐渐下降
②过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活
动植物最适pH值：
动物：6.5--8.0
(但胃蛋白酶为1.5);
植物: 4.5--6.5
反应速率随酶浓度的升高而加快
在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化
(3) 酶的浓度
(4) 底物浓度
多因素影响酶活性曲线
图中两个自变量：
只看一条曲线时，自变量为_______；
当温度确定之后，纵向对比时，自变量为_____
温度
pH
(1)纵坐标为反应物剩余量的越多，生成物越少;
(2)一定时间内反应物的剩余量或生成物的生成量都能用来表示反应速率;
(3)图示pH = 7时，反应物剩余量最少，三个pH值中，pH=7应为最佳pH，但是最适pH不一定为7。
细胞中的各类化学反应之所以能有序进行，与酶在细胞中的分布有关
与光合作
用有关的
酶分布在
叶绿体中
与呼吸作
用有关的酶
分布在细胞
质基质和线
粒体中
光合作用与呼吸作用在细胞内不同的区室中同时进行，互不干扰
1.人在发高烧时，常常食欲大减，最根本的原因是 （ ）
A.所吃食物不能消化 B.胃没有排空
C.体温超过合适温度，消化酶的活性下降
D.吃药使人没有了胃口
2.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用，主要原因是（ ）
A.pH不适合 B. 小肠中没有蛋白质可被消化
C.胃中已经起了消化作用，不能再起作用了
D.被小肠中的物质包裹起来，故起不到催化作用
3.能够使唾液淀粉酶水解的是（ ）
A.淀粉酶 B.脂肪酶 C.蛋白酶 D.肽酶
C
A
C
4.关于酶的特性，下列表述中错误的一项是
A.酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变
C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响
D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力
5.图示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是
A.酶活性在t2时比t1时高，
故t2时更适合酶的保存
B.酶活性在t1时比t2时低，表
明t1时酶的空间结构破坏更严重
C.当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
D.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
D
C
6.酶在酶促反应中能催化特定的底物(酶进行催化反应的反应物)反应，与酶的活性中心有关。酶的活性中心往往与底物分子在空间结构上具有特殊的匹配关系，当酶与底物结合时，启动化学反应的发生。请据图回答问题：
(1)上图所示过程能说明酶具有________的特点。
专一性
(2)酶能提高反应速率的机理是____________
______________，降低底物分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
(3)下列符合图示反应类型的是________。
A.氨基酸a＋氨基酸b→二肽＋H2O
B.麦芽糖＋H2O→葡萄糖
C.CO2＋H2O→(CH2O)＋O2
D.H2O2→H2O＋O2
D
酶能降低反应
的活化能
11.右图依次表示酶浓度一定时，反应速度和反应物浓度、温度的关系。请据图回答下列问题:
(1)图A中，反应物达到某一 浓度时，反应速度不再上升,其原因是：
受溶液中酶浓度的限制( 酶的数量不足)
(2)图B中，a点所对应的温度是：
酶反应的最适温度
(4)将装有该酶与反应物的甲、乙两试管分别放入12°C和75°C水浴锅中，20min中 后取出转入37°C的水浴锅中保温,两试管内反应分别应为:
甲________________，乙________________
温度高于最适温度，随温度升高，酶活性下降，甚至失活
反应速率加快
反应速率不变
(3)图B中，a点到b点曲线急剧下降，其原因是:

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